全球退煤行动计划及路径分析

根据英国能源研究院6月发布的《世界能源统计2024》报告[1],2023年全球煤炭产量达到历史新高,80%的产量来自亚太地区,主要是中国、印度、印尼和澳大利亚;煤炭消费量增长1.6%,达到历史新高;煤炭仍是化石能源发电主力,在全球发电总量中的占比保持在35%左右。减少煤炭开发和利用是应对气候变化、实现可持续发展目标的重要途径,煤炭消费向减量、替代方向转型已成为必然趋势。2023年底,第28届联合国气候大会(COP28)首次呼吁各国以公正、有序、公平的方式在能源系统中实现远离化石燃料的过渡,在2050年前实现净零排放。在碳中和目标驱动下,主要国家积极行动以实现煤电低碳化或煤炭退出。如七国集团(G7)在2024年4月达成协议,承诺到2035年逐步淘汰“无减排措施”的燃煤电厂[2]。本文从国家层面和国际组织层面梳理了全球退煤行动计划的主要进展,分析了面临的挑战和机遇,并展望未来发展。

一、主要国家的退煤计划和路径

大多数煤电国家将逐步淘汰并削减燃煤电厂视为能源转型的关键战略。随着可再生能源技术的快速发展和成本的不断降低,全球能源结构正在发生深刻变革。太阳能、风能等可再生能源逐渐成为替代煤炭等化石能源的重要选择,能源转型的必然趋势为退煤提供了有力支撑。当前许多国家和地区都提出了自己的退煤计划,不少国家已经发布退煤时间表,但是由于各个国家的国情有所不同,退煤路径共性和差异并存。

德国作为高比例燃煤发电的发达经济体之一,采取立法约束和政策激励相结合的退煤路径。2022年德国能源消费结构中煤炭占比为18.9%,位于石油和天然气之后[3]。德国设定了到2035年可再生能源在电力消费中占比达到100%的目标[4]。2018年6月,德国联邦政府成立了“煤炭委员会”,制定了退煤的五项举措,包括逐步淘汰煤炭、支持传统采矿区转型、使电力系统更加现代化、减轻受影响者的困难以及监测和调整措施,并明确了退煤相关的财政支持政策。2020年7月,德国议会通过《逐步淘汰煤电法案》[5]确定了德国逐步淘汰煤炭的具体路径和阶段性目标。到2030年,德国计划进一步将硬煤电厂和褐煤电厂的装机容量分别减少到8和9吉瓦左右,提出到2038年之前逐渐减少并最终停止煤电使用,2020年8月之后不得新建燃煤电厂、对强制关闭的燃煤电厂提供相关补偿等目标和措施。同时,德国通过了《加强煤炭地区结构调整法》,向煤炭淘汰地区提供高达400亿欧元财政支持来帮助一些受影响的地区,以应对这一能源转型带来的经济冲击[6]。此外,德国部分地区将退煤计划提前,如德国西部北莱茵-威斯特法伦州的目标是在2030年之前完成燃煤发电的逐步淘汰,比德国《逐步淘汰煤电法案》约定的时间提前了八年[7]

美国作为煤炭储量大国和世界经济强国,积极推动燃煤电厂转型并大力发展清洁能源。2022年美国能源消费结构中,煤炭占比为10.3%[8]。在电力部门,美国的目标是到2035年实现100%无碳排放发电,使用可再生能源、核能以及具有碳捕集和封存(CCS)的化石燃料发电[9]。2024年4月,美国国家环境保护局(EPA)宣布了一系列减少化石燃料发电厂污染的最终规则[10],到2032年前所有现有燃煤发电厂将有义务削减90%的二氧化碳排放量,否则2039年之后将无法再运营,这意味着新规则要求燃煤电厂要么捕集排放的二氧化碳,要么关闭[11]。美国煤电转型主要有三种方式:一是淘汰燃煤电厂,并用新的天然气联合循环电厂取而代之,或转变为核电厂;二是将蒸汽锅炉转换为天然气锅炉;三是在煤电厂增加CCUS装置以减少煤电碳排放。为应对煤炭转型带来的社会问题,美国成立了煤炭和电厂社区经济重振跨部门工作组,旨在向受到气候政策影响的煤炭等行业提供帮助。

日本资源匮乏,煤炭作为稳定且高性价比进口能源,相较于进口油气而言,进口煤炭成本低且能源输入相对稳定。因此,未来一段时间日本将继续使用煤炭,但是会用高效煤电厂逐渐替代低效煤电厂。2022年日本能源消费结构中,煤炭占比为27.6%[12]。日本政府设定了2050年实现脱碳电力的目标,届时预计将有50%~60%的电力由可再生能源满足,10%的电力将由氢和氨提供,剩余30%~40%的电力则由核能以及配有碳捕集技术的燃煤电厂满足。与此同时,日本大力发展氨燃料,开发了氨煤共燃技术,2024年4月已成功在大型商用燃煤电厂启动了世界上第一个大规模的氨共燃(20%掺氨)示范试验,发电功率达1000兆瓦[13]。日本计划到2025年3月将氨作为火力发电燃料应用,未来将继续开发50%或更多的高掺氨比共燃技术。

我国作为全球最大的煤炭生产和消费国,多措并举逐步控制和减少煤炭消费,并针对煤电厂进行低碳改造,政策效果明显。近年来我国煤炭消费量持续增长,但占比呈下降趋势,从2010年的69.2%降至2023年的55.3%[14]。《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》和《“十四五”现代能源体系规划》等都对煤炭消费增长提出了严格控制规定,《工业领域碳达峰实施方案》也提出了钢铁、石化等行业的煤炭有序减量替代。2021年9月我国宣布将不再新建境外煤电项目[15]。2024年7月,国家发改委发布《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》[16],宣布了针对煤电机组的低碳化改造措施,提出生物质掺烧、绿氨掺烧、碳捕集利用与封存等3种煤电低碳发电技术路线,并明确加大资金支持力度、强化政策支撑保障、优化电网运行调度、加强技术创新应用等4方面保障措施。2024年7月,《中共中央 国务院关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》[17]中指出坚决控制化石能源消费,深入推动煤炭清洁高效利用,积极有序推进散煤替代,加快现役煤电机组节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”。

印度利用强制性政策工具促进煤炭消费减量。印度2022年的能源消费结构中,煤炭占比为55.1%[18]。印度规定从2023年4月起新建煤炭或褐煤火电厂需履行40%的可再生能源发电义务[19]。该义务的履行需要电厂的可再生能源发电量占比至少达到40%,或采购和供应相等容量的可再生能源。

整体来看,全球范围内对煤炭的依赖正在逐步减少,许多国家都在积极推进清洁能源转型和退煤进程。退煤路径和措施总结如表1所示,虽然各国的退煤时间、进度和路径有所差异,但也有很多共性特点:一是能源结构优化,各国都在推动能源结构优化,增加清洁能源比重,减少对煤炭的依赖。二是政策支持,政府通过强制性政策约束、政策补贴、税收优惠等措施保障退煤进程。三是技术创新,鼓励煤炭行业技术创新,提高煤炭利用效率。包括燃煤电厂转型天然气或核电、耦合CCUS、或采用生物质/煤、氨/煤混烧技术等。四是环境保护,退煤路径与环境保护紧密相连,实现减少温室气体排放同时降低环境污染物排放。

二、国际组织推进全球退煤行动

国际组织在推动全球退煤行动中发挥着至关重要的作用,通过制定政策框架、提供技术支持、促进国际合作与资金援助等多种方式,助力各国加快能源结构转型,减少煤炭使用,实现低碳发展目标。例如,作为全球气候治理的核心平台,联合国气候变化框架公约(UNFCCC)通过缔约方(COP)系列会议推动各国就气候变化问题达成共识,并签署具有法律约束力的国际协议。COP会议上的多项决议和协议都强调了减少煤炭使用的重要性。在COP28最终达成的历史性协议中,各缔约方同意采取行动,“以公正、有序和公平的方式在能源系统中转型脱离化石燃料,在关键十年加速行动,以在2050年实现净零排放”,各国也重申将逐步减少未采用碳捕集与封存措施的煤电[20]。协议鼓励的退煤行动的具体表现有推动迅速减少未加装减排设施的煤炭,并限制批准新的煤炭发电项目;鼓励推动零排放和低排放的技术应用,例如CCUS技术。

国际能源署(IEA)通过发布报告、提供政策建议等方式,推动全球能源转型,如《电力报告》[21]、《年度煤炭市场报告》[22]等。国际可再生能源机构(IRENA)通过提供技术援助、分享最佳实践等方式,专注于可再生能源的发展和推广,支持各国发展可再生能源,减少对煤炭的依赖。作为UNFCCC下的重要机制,绿色气候基金(GCF)为发展中国家提供了资金支持,帮助其应对气候变化,包括促进可再生能源发展、减少煤炭依赖等。世界银行、亚洲开发银行等多边开发银行(MDBs)通过提供贷款、担保等金融服务,支持发展中国家在能源、交通、工业等领域的低碳转型项目。由加拿大和英国共同发起的助力淘汰煤炭联盟(PPCA)致力于推动全球范围内的煤炭淘汰行动。该联盟已吸纳了181个国家和地方各级政府、企业和组织,共同推动煤炭转型[23]

三、全球退煤的挑战与机遇

全球退煤行动既面临挑战也存在机遇。各国需要加强合作与协调,共同应对这些挑战并抓住机遇推动退煤进程的顺利进行。

全球退煤存在以下挑战:(1)经济依赖与转型成本:煤炭在许多国家的能源结构中占据重要地位,是经济发展的重要支撑,退煤意味着这些国家需要重新调整能源结构,这将对经济产生重大影响。此外,煤炭行业的转型需要巨大的资金投入,包括清洁能源技术的研发、基础设施的建设等,大量资金投入对于许多发展中国家来说是一笔不小的负担。(2)技术障碍:清洁能源技术如太阳能、风能等虽然发展迅速,但在某些方面仍存在技术瓶颈,如储能技术、电网稳定性等。这些技术障碍限制了清洁能源的广泛应用,煤电仍需发挥保障稳定性的作用。(3)社会公正转型:煤炭行业涉及大量就业人口,退煤将导致这些人员面临失业风险,进而可能引发社会不稳定因素。如何保证公正转型成为退煤行动中的一大挑战。(4)国际政治与利益博弈:煤炭出口国与进口国之间存在复杂的利益关系。退煤行动可能引发国际政治和经济的动荡,需要各国之间进行协调与合作。(5)气候与能源安全:尽管退煤有助于应对气候变化,但在转型过程中如何确保能源供应的稳定性和安全性也是一个重要问题。特别是在能源需求高峰期,如何避免能源短缺成为一大挑战。且随着减排目标实现时间的临近,全球所面临的退煤压力也会不断加重,尤其是煤炭消费大国和煤炭发电占比高的国家。

全球退煤的机遇主要表现在以下几个方面:(1)清洁能源技术的快速发展:各国政府纷纷出台政策支持清洁能源的发展,包括财政补贴、税收优惠等。同时,随着全球对气候变化的关注加深,市场对清洁能源的需求也在不断增加。在科技进步和研发投入增加的大背景下,清洁能源技术如太阳能、风能等正在快速发展,同时也促进了一些新兴技术如氨煤共燃、生物质/煤共燃等技术的发展。这些技术的成熟和应用将为退煤行动提供有力支持。(2)经济结构调整与产业升级:退煤行动将推动各国经济结构的调整和产业升级。通过发展清洁能源产业和相关产业链,可以创造新的经济增长点和就业机会。(3)国际合作与经验分享:在退煤过程中,各国可以加强国际合作,分享成功经验和做法,并通过共同研发和技术创新,加速退煤进程并降低转型成本。

四、未来展望

全球各国的退煤之路依然任重而道远,保证能源安全、能源公平与能源系统的环境可持续是需要全球各国长期推进并解决的问题。发展清洁能源技术替代以及减排措施改造的现有燃煤电厂将作为实现“绝对退煤”的过渡阶段,进而逐步淘汰燃煤发电,实现100%无碳电力。未来,各国政府将需要继续加强政策引导和法规支持,推动退煤进程,并通过制定更加严格的环保法规、加大可再生能源补贴力度等措施,引导企业和个人减少煤炭使用并转向清洁能源。此外,还可以通过发展煤炭清洁利用技术、推动煤炭产业向绿色化、智能化方向发展等措施,实现煤炭产业的可持续发展。相比较而言,发展中国家长期以来形成了煤炭消费为主的能源结构特征,例如中国和印度,与发达国家相比短期退煤压力较大。因此,发展中国家需从实际出发,精心规划和设计退煤路线图,既要努力实现碳中和目标,更要确保能源的安全和公平转型。

注释与参考文献

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[1] Statistical Review of World Energy. https://www.energyinst.org/statistical-review

[2] Department of Energy. G7 Energy Ministers Achieve Breakthroughs on Unabated Coal Phaseout, Global Energy Storage, and Phasing Out Harmful Non-CO2 Pollutants. https://www.energy.gov/articles/g7-energy-ministers-achieve-breakthroughs-unabated-coal-phaseout-global-energy-storage-and

[3] Data on Energy by Our World in Data. 2024. https://github.com/owid/energy-data?tab=readme-ov-file

[4] Energieforschungsprogramm zur angewandten Energieforschung. 2023. Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/8-energieforschungsprogramm-zur-angewandten-energieforschung.html

[5] Deutscher Bundestag. Bundestag beschließt das Kohle­ausstiegs­gesetz. https://www.bundestag.de/dokumente/textarchiv/2020/kw27-de-kohleausstieg-701804

[6] Von der Kohle zur Zukunft. https://www.bundesregierung.de/breg-de/schwerpunkte/klimaschutz/kohleausstieg-1664496

[7] Clean Energy Wire. German Coal Region Brings Phase-out Forward to 2030 but Refires Lignite Short-term. https://www.cleanenergywire.org/news/german-coal-region-brings-coal-phase-out-forward-2030-refires-lignite-short-term

[8] Data on Energy by Our World in Data. 2024. https://github.com/owid/energy-data?tab=readme-ov-file

[9] The Long-Term Strategy of the United States: Pathways to Net-Zero Greenhouse Gas Emissions by 2050. 2021.https://unfccc.int/sites/default/files/resource/US-LongTermStrategy-2021.pdf

[10] United States Environmental Protection Agency. Biden-Harris Administration Finalizes Suite of Standards to Reduce Pollution from Fossil Fuel-Fired Power Plants. https://www.epa.gov/newsreleases/biden-harris-administration-finalizes-suite-standards-reduce-pollution-fossil-fuel.

[11] 计划在2039年以后继续运营的燃煤电厂必须在2032年之前减少或捕集90%的CO2排放量。预计到2039年退役的电厂将面临不那么严格的标准,但仍必须捕集一些排放。计划在2032年之前退役的燃煤电厂将不受新规定的约束。

[12] Data on Energy by Our World in Data. 2024. https://github.com/owid/energy-data?tab=readme-ov-file

[13] NEDO. JERA碧南火力発電所における燃料アンモニア転換実証試験を開始. https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101733.html

[14] Data on Energy by Our World in Data. 2024. https://github.com/owid/energy-data?tab=readme-ov-file

[15] 中国日报网. 观中国 | 中国官宣海外“退煤”,全球气候行动迎来“分水岭”?. https://cn.chinadaily.com.cn/a/202109/27/WS6151add8a3107be4979f01ad.html

[16] 国家发展改革委 国家能源局关于印发煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)的通知. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202407/P020240715557072565689.pdf

[17] 中华人民共和国中央人民政府.中共中央 国务院关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见. https://www.gov.cn/zhengce/202408/content_6967663.htm

[18] Data on Energy by Our World in Data. 2024. https://github.com/owid/energy-data?tab=readme-ov-file

[19] MONGABAY. New Thermal Power Plants Mandated to Use Renewable Sources to Generate Part of Their Energy. https://india.mongabay.com/2023/03/new-thermal-power-plants-mandated-to-use-renewable-sources-to-generate-part-of-their-energy/

[20] COP28 Agreement Signals “Beginning of the End” of the Fossil Fuel Era. https://unfccc.int/news/cop28-agreement-signals-beginning-of-the-end-of-the-fossil-fuel-era

[21] IEA. Electricity 2024. https://www.iea.org/reports/electricity-2024

[22] IEA.Global Coal Demand Expected to Decline in Coming Years. https://www.iea.org/news/global-coal-demand-expected-to-decline-in-coming-years

[23] Powering Past Coal Alliance. Our Members. https://poweringpastcoal.org/members/